“材料之王”碳纤维,遭到美日联合垄断,中国如何打破封锁?

德温的日常生活 2022-09-07 12:20:25

说起碳纤维,人们早已耳熟能详,越来越多的轻量化产品都能看到碳纤维的影子。自行车鱼竿甚至汽车内饰。结构稳定。手感轻便。又具有极高的刚度和硬度,这些特点是碳纤维很快从其他材料中脱颖而出,成为新时代的材料之王。

其实碳纤维的领域应用领域远远超过人们的认知。作为一种高吸能材料。在航天、军工等高端领域,碳纤维的优异性能才会得到最大限度的发挥。为了减轻飞机的重量,提高机身的刚度,许多战斗机上的碳纤维材料比例能达到50%以上。

碳纤维是怎样走上“材料之王”宝座的?

碳纤维的历史可以追溯到19世纪初,最初的碳纤维被爱迪生用以制作灯丝,那时的碳纤维并不具备现在的优异性能,可即便是初级碳纤维也能扛住上千度的高温并且有了极高的强度。自此之后的几十年,碳纤维一直在新材料的边缘徘徊,并没有进入人们的视线,直到上世纪五十年代后,美苏展开了太空竞赛,为了取得竞争中的先手,美国创造性的将碳纤维覆盖在卫星和导弹的表面,却取得了令人惊讶的好效果。这一创造性的发现立刻受到国家重视并广泛应用于军工领域,美国开始加大对碳纤维的科研和生产力度,慢慢的越来越多的碳纤维优势被人们发掘出来,碳纤维成为了军事航天等高科技领域不可替代的新型材料。

我国碳纤维行业发展的坎坷路!

这种性能优越到令所有材料都黯然失色的新材料,却离我国十分遥远。我国在2014年之前不具备规模生产碳纤维的能力。可是想要发展,碳纤维又成了必不可少的一环,国家发展越迅速,对碳纤维的需求量就越大。为了遏制中国的发展势头,碳纤维成了美国对中国进行制裁的排头兵。碳纤维的进口成了箍在中方各企业头上的一道紧箍咒。一有风吹草动,碳纤维的进口便会趋于停滞,中国的发展也遭遇极大的阻力。

1978年,为了冲破封锁,打破对国外碳纤维的依赖,国家科学技术委员会成立专项组,对碳纤维项目进行科研攻关。可是从无到有突破技术难关谈何容易,碳纤维领域对于当时的中国来说是一片空白,在美日等国的有意干扰下,我们得不到任何有关碳纤维的技术资料,只能摸着石头过河。虽然国家投入了巨大的人力和物力,科研人员也绞尽脑汁,但却并没有在碳纤维领域取得突破。就算集全国之力,每年中国能制造的碳纤维也仅仅只有两吨,这对于动辄需求上万吨碳纤维的市场需求来说无异于九牛一毛。

碳纤维的直径很细,只有头发丝的1/10。对于那时的中国,加工直径如此细的碳纤维绝对算得上的精密产业中的最高难度。不独产品,国外对于碳纤维的生产设备也对我们严格封锁,许多精密制造环节,只能由科研人员手工制作,在失之毫厘谬以千里的精密加工领域,人工操作的出错概率是机器的数百倍。在那几年里,中国的碳纤维事业进入了科研——出错——改错——继续科研的死循环。

缓慢的碳纤维进展,使我们和美日等国的差距越来越大。特别是在国防航天等关乎国家命脉的领域,对碳纤维的需求日渐增多。只有在这一领域实现突破,才能打破头上的枷锁,迎来属于中国自己的发展之路。

中国碳纤维迎来了曙光!

2000年之后,著名的材料学家师昌绪院士,向国务院提交了一份关于发展中国碳纤维计划的可行性报告。报告中详细论述了中国碳纤维发展的困境和未来碳纤维落后对中国的影响,也正是这份报告。让我国的碳纤维领域看到了一丝曙光。中国的科研重心加大了对碳纤维的研发力度,所有项目组技术共享,信息互通,集全国之力进行攻关。在国家的号召下,碳纤维企业如雨后春笋般在各地出现,大批中国的碳纤维生产元老级企业都成立于那个时期。

中国人的聪明才智是无穷的,仅仅5年时间,碳纤维技术便被突破,虽然距离世界一流工艺还有很大的距离,但是多年的封锁已经被撕开一个口子,2005年,中国终于有了属于我们自己的碳纤维生产线,实现了T300碳纤维的量产,又经过两年的发展,在中国的强势入局下,碳纤维的国际价格直接雪崩,由近万元一顿将至不到200元。打通了技术痛点的中国碳纤维仿佛打开了新世界的大门,在不到十年的时间里,我们走过了别国用了几十年才摸索出的路。2019年,我们已经可以自主生产T1000系列产品,实现了年产数万吨的突破。

解决了碳纤维的封锁,我们的高铁、风力发电设施,航空航天在也不需要受制于人,在此后数年内取得了令人瞩目的成就,从2吨到数万吨,从T300到T1000,中国的碳纤维从无到有,从落后到跻身世界第三。大国的工匠精神创造了一个又一个的“中国奇迹”。未来,会有越来越多的技术被突破,中国也一定会站上世界各国之巅!

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